SoC中放大器和ADC的校準(zhǔn)

　　圖4顯示了存在偏移誤差和增益誤差的系統(tǒng)：　　

 

　　片上系統(tǒng) (SoC) 是在單顆芯片上集成模擬和數(shù)字外設(shè)以及微處理器的混合信號(hào)控制器，其不僅在同一器件中集成了模擬前端所需的所有組件，如放大器、濾波器、ADC等，而且還可提供靈活的路由選項(xiàng)。利用這些靈活的資源，我們能精確地解決偏移誤差和增益誤差問(wèn)題。

　　下面讓我們討論一些用來(lái)消除偏移和增益誤差廣泛采用的校準(zhǔn)方法。每種方法都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。根據(jù)應(yīng)用不同，我們可使用一種方法、或者多種方法的組合，從而實(shí)現(xiàn)最高的精度。

　　兩點(diǎn)校準(zhǔn)

　　這種校準(zhǔn)方法能同時(shí)解決偏移誤差和增益誤差。在方程式4中，如果實(shí)際增益ma和偏移C為已知，那么實(shí)際輸入可用方程式5進(jìn)行計(jì)算：　　

 

　　參數(shù)ma和C均可通過(guò)兩點(diǎn)校準(zhǔn)過(guò)程加以確定：

　　1、在模擬前端輸入處施加0V電壓，測(cè)量ADC輸出，并記錄為Offset (C)。
　　2、在輸入處施加已知參考電壓并測(cè)量ADC輸出。為了實(shí)現(xiàn)最佳性能，參考電壓應(yīng)大于滿量程值的90%。
　　3. 計(jì)算計(jì)數(shù)/電壓 (ma) 或電壓/計(jì)數(shù) (1/ma) 增益?！　?/p>

　　

 

　　4、將偏移和增益值存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，并在實(shí)際測(cè)量中使用該值。

　　當(dāng)偏移和增益值被存儲(chǔ)之后，我們就能使用以下方法測(cè)量輸入信號(hào)：

　　1. 測(cè)量輸入ADC計(jì)數(shù)。
　　2. 使用偏移和增益值計(jì)算輸入電壓?！　?/p>

　　

 

　　根據(jù)應(yīng)用不同，用于執(zhí)行偏移或刻度校準(zhǔn)的觸發(fā)器可用開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，或者也可通過(guò)通信接口接受命令實(shí)現(xiàn)。

　　刻度可以是被測(cè)量的實(shí)際單位的函數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，如果您測(cè)量分流器上壓降的電流，那么您不必測(cè)量電壓再得出電流，而是可以直接對(duì)分流器施加參考電流并通過(guò)計(jì)數(shù)/安培來(lái)計(jì)算刻度。這就消除了分流電阻容差所造成的誤差問(wèn)題。

　　缺點(diǎn)：

　　使用這種偏移和增益補(bǔ)償方法有兩個(gè)缺點(diǎn)：

　　1. 運(yùn)算放大器的偏移有自身的溫度系數(shù)，會(huì)隨溫度而變化。這會(huì)導(dǎo)致在進(jìn)行校準(zhǔn)溫度以外的其它溫度上會(huì)出現(xiàn)偏移誤差。
　　2. 兩點(diǎn)校準(zhǔn)會(huì)在制造進(jìn)程中多加一個(gè)步驟。

　　我們可通過(guò)以下技術(shù)方法來(lái)解決這兩個(gè)缺點(diǎn)。